可編程自動(dòng)化控制器的興起
PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器，可進(jìn)行邏輯、動(dòng)作、流程控制以及視訊工作，但30年前，這項(xiàng)科技還屬于少部分國(guó)家及企業(yè)所擁有，它如何從昂貴的PLC到成為惠及大眾的技術(shù)？
30年前，多數(shù)的工業(yè)制造過(guò)程不是通過(guò)硬接線的繼電器邏輯控制，就是為模擬循環(huán)控制器所控制；那個(gè)時(shí)期，航天飛機(jī)里三部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存還不到100 KB，卻必須在這樣的內(nèi)存空間中執(zhí)行整套復(fù)雜的程序；同理可證，在30 年前，根本沒(méi)有個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)。
在過(guò)去這30年，我們一路披荊斬棘從硬接線繼電器走過(guò)模擬控制器，而計(jì)算機(jī)的進(jìn)化與改變，早已超越70年代所能想象的境界。
初期：可編程邏輯控制器 PLC
在70年代，當(dāng)時(shí)的微處理器速度慢、價(jià)格昂貴，且容易故障，內(nèi)存更是貴得嚇人。Bedford Associates的Richard Morley（后來(lái)推出「模塊化數(shù)字控制器」，MODICON）及 Allen-Bradley的Otto Struger 所面對(duì)的挑戰(zhàn)，是如何在汽車產(chǎn)業(yè)中推出一項(xiàng)稱為「可編成邏輯控制器」（Programmable Logic Controller，PLC）的裝置，來(lái)試圖消弭重新設(shè)計(jì)與重新連接硬接線繼電器邏輯所衍生的相關(guān)成本。由于汽車產(chǎn)業(yè)在導(dǎo)入PLC時(shí)省下驚人的成本，使得此裝置開(kāi)始大受歡迎。
中期：個(gè)人計(jì)算機(jī) PC
在30年前，辦公室的計(jì)算工作全靠微型計(jì)算機(jī)及大型計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)完成。多數(shù)計(jì)算機(jī)都是獨(dú)立的，但有些人開(kāi)始試驗(yàn)將幾臺(tái)計(jì)算機(jī)建構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，來(lái)執(zhí)行簡(jiǎn)單文字處理、或是電子表格，發(fā)展出的軟件每套的授權(quán)費(fèi)用都超過(guò)10,000美元，內(nèi)存與儲(chǔ)存裝置極其昂貴，而且數(shù)量非常缺乏。之后Apple、IBM、及多家制造商發(fā)展出簡(jiǎn)單便宜的“個(gè)人計(jì)算機(jī)”。到了90年代末，PC 已經(jīng)成為全世界商業(yè)及制造業(yè)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)配備。
后期：可編程自動(dòng)化控制器 PAC
隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的價(jià)格越來(lái)越便宜、內(nèi)存及處理器的能力越來(lái)越強(qiáng)，可靠度變得越來(lái)越重要。到了 2000 年初，這些研究發(fā)展成一種稱為 PAC (Programmable Automation Controller) 的可編程自動(dòng)化控制器。ARC Advisory Group 的Craig Resnick是這個(gè)名詞的創(chuàng)造者，也就是以個(gè)人計(jì)算機(jī)式的架構(gòu)，來(lái)取代梯形圖邏輯可程序的PLC。他在 2002 年寫(xiě)到，PAC 包括：在單一平臺(tái)上可執(zhí)行邏輯、運(yùn)動(dòng)、制程控制功能，只需單一開(kāi)發(fā)工具、單一數(shù)據(jù)庫(kù)及相同的卷標(biāo)(tag)即可滿足不同的應(yīng)用需求。也能提供跨機(jī)臺(tái)或跨制程單元的軟件工具，以開(kāi)放式、模塊化的架構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口、程序語(yǔ)言，不同廠商的系統(tǒng)也能彼此交換數(shù)據(jù)。
可編程自動(dòng)化控制器 PAC 要運(yùn)用在哪里？
相較于傳統(tǒng)的PLC舊式設(shè)計(jì)，PAC 優(yōu)點(diǎn)包括：可連結(jié)一般網(wǎng)絡(luò)，提供與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(Fieldbus)的連結(jié)性；支持多種通訊協(xié)議；具備高運(yùn)算效能的CPU；可使用商用的操作系統(tǒng)，如:DOS、Linux、Windows CE等；提供超大的內(nèi)存與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間；可用單一平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行控制SCADA / HMI；提供更高性能的控制算法；可進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理；可開(kāi)發(fā)客制化的控制函數(shù)庫(kù)；可進(jìn)行復(fù)雜的過(guò)程控制模擬。事實(shí)上，在以前或現(xiàn)在凡是使用到硬接線繼電器、模擬控制器、或 PLC 的各種應(yīng)用，PAC 都能派上用場(chǎng)。當(dāng)然，有少數(shù)幾個(gè)例外，譬如需要非常快速運(yùn)動(dòng)的控制、或是安全裝置系統(tǒng)（SIS）。
嵌入式運(yùn)算大變革
PAC的誕生是「嵌入式運(yùn)算」普及化的結(jié)果，所謂「嵌入式運(yùn)算」的普及化也就是幾乎每臺(tái)裝置都內(nèi)建處理器。事實(shí)上，PAC就是專為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器。
因此，隨著嵌入式運(yùn)算市場(chǎng)持續(xù)成長(zhǎng)，不僅帶動(dòng)PAC市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，同時(shí)，嵌入式運(yùn)算的比較新技術(shù)也能夠應(yīng)用在PAC嵌入式控制器上。選擇使PAC 與選擇PLC、或選用桌上型計(jì)算機(jī)的PC，在操作使用上非常類似，首先您必須選取硬件及操作系統(tǒng)，接著還需要選取搭配的外圍裝置；比較后選取 PAC 所要執(zhí)行的應(yīng)用程序。PAC勝過(guò)PLC的比較大優(yōu)點(diǎn)在于，大部份的程序設(shè)計(jì)師精通使用這些高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，懂得使用梯形圖的就相對(duì)少多了。因此，使用 Windows 操作系統(tǒng)的PAC，讓使用者及機(jī)械制造商可以受益于龐大的程序代碼數(shù)據(jù)庫(kù)。
使用 PAC，您可挑選操作系統(tǒng) (OS)
PAC 皆內(nèi)建 DOS 或 Windows 操作系統(tǒng)，或是提供 Linux OS。 雖然 DOS 現(xiàn)在已經(jīng)不再流行，但還是具備其它操作系統(tǒng)所沒(méi)有的一些優(yōu)點(diǎn)。 首先，DOS 并不像 Windows 與 Linux 需要經(jīng)常更新，因此 DOS 式 PAC 撰寫(xiě)的程序代碼不會(huì)過(guò)時(shí)、或是因?yàn)楦屡c修補(bǔ)而有潛在性的毀損。 當(dāng)然，DOS 也更具成本效益，讓終端使用者或機(jī)械制造商以較低的功率要求操作，散熱的要求也相對(duì)降低， 使用 DOS 式的 PAC 更容易達(dá)到無(wú)風(fēng)扇 PAC 操作。
另一方面，Windows CE 的PAC 在應(yīng)用、外圍裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊上，能將大多數(shù)的 Windows 功能發(fā)揮得淋漓盡致。 Windows操作系統(tǒng)能讓使用者將觸控式面板或平板監(jiān)視器連接到控制器的 VGA 接口上， 事實(shí)上，PAC 通常都建構(gòu)成復(fù)合式單元，將顯示器及控制器整合在同一個(gè)箱體內(nèi)。使用者將面板軟件安裝至控制器中，可使用較為低價(jià)的平面面板取代觸控式面板。讓以 Windows CE 作為 PAC 的操作系統(tǒng)，也能夠使用一些 DOS 辦不到的特殊模塊，例如：透過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)及 USB 進(jìn)行連接。有了硬件以后，接下來(lái)就是軟件。PAC 系統(tǒng)有三種軟件類型， 首先是操作系統(tǒng)，如前所述； 接下來(lái)是編程軟件；比較后是能在 PAC 上執(zhí)行的應(yīng)用軟件程序。
多數(shù)熟悉PLC 的人員都慣用梯形圖、或 IEC61131-3 的其中一種程序語(yǔ)言。而多數(shù)熟悉個(gè)人計(jì)算機(jī)的人員則習(xí)慣以更高級(jí)的程序語(yǔ)言來(lái)編輯程序，例如 Visual Basic、C++、Visual C等。PAC能夠兼容梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、或 FBD 的 PLC 中心程序語(yǔ)言，并能馬上用來(lái)作為 SCADA 系統(tǒng)內(nèi)的“遠(yuǎn)程監(jiān)控單元”(remote terminal unit, RTU)，甚至可以執(zhí)行人機(jī)接口 (HMI)系統(tǒng)，并在分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，當(dāng)作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。
內(nèi)嵌Windows CE 系統(tǒng)的PAC 設(shè)計(jì)，搭配使用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換器，便可以很容易地整合到標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)中。
使用Windows式PAC的其它優(yōu)點(diǎn)，還包括在負(fù)責(zé)操作制造過(guò)程控制器的同一臺(tái)機(jī)械上，執(zhí)行現(xiàn)有的程序及應(yīng)用程序的能力。以PAC整合控制數(shù)據(jù)歷程及HMI相當(dāng)容易，傳統(tǒng)式的PLC設(shè)計(jì)要做到這點(diǎn)就有些困難了。在過(guò)去這十年，PAC已經(jīng)用實(shí)力證明，可借助市場(chǎng)現(xiàn)有的軟硬件，達(dá)到更耐用、更可靠且功能強(qiáng)大并廣為市場(chǎng)接受。
